持续强北风作用下长江河口盐水入侵研究
发布时间：2022-01-12 05:27
盐水入侵是河口地区最重要的现象之一,不仅与河口环流,泥沙输运,生态环境密切相关,还关系到河口淡水资源的利用。长江河口盐水入侵受径流、潮汐、河势、混合和风应力等因子的综合影响,其动力过程复杂。2014年2月长江河口发生了多年不遇的严重盐水入侵事件,对上海最大水库青草沙水库的取水产生了不利影响,威胁到了上海市的供水安全。本文利用观测资料结合数值模拟,对该次盐水入侵的过程和动力机制进行分析和研究,主要工作和结论如下:（1）对2014年2月实测盐度、风速风向、水位和径流量资料分析,发现北港、南港和南支盐度大幅上升,且北港盐度增加大于南港。盐度上升同时伴随着长时间的持续偏北大风和强烈的增水现象。资料显示该次极端严重盐水入侵事件不是由低径流量引起,而是由长时间持续强北风引起。（2）应用长江河口高分辨率盐水入侵三维数值模式,模拟和揭示严重盐水入侵的动力过程和机制。在仅考虑2月气候态风场和外海开边界余水位情况下,不能再现极端严重盐水入侵过程,模拟的盐度结果与平常观测值相似。在考虑2月实际风场和气候态外海开边界余水位情况下,盐水入侵显著增强,表明持续强北风在盐水入侵中起到了关键作用,但盐度量值明显低于实...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
长江河口形势图和水文气象站分布
华东师范大学博士学位论文3见图1-1）观测盐度峰值21，为记录最高值，往年同期在该站观测盐度峰值很少超过5，十分的异常（图1-2）。观测还显示青草沙所在的北港盐度远高于南港盐度，这也与经常观测到的盐度分布相反（孔亚珍等，2004）。该次事件导致青草沙水库连续21天未能取到淡水（取水口盐度持续超过0.45），陈行水库水质变咸，超过200万的上海居民生活用水受到了影响（http://sh.people.com.cn/n/2014/0223/c134768-20626725.html）。2014年2月的极端盐水入侵对上海的供水安全造成了严重威胁，但针对此次事件的盐度来源、背后的动力机制，尚未有专门研究。根据崇明东滩气象站（位置见图1-1）观测风序数据显示2014年2月份出现近半月持续异常强北风，尤其从2月7日到14日北风最强，期间最高风速超过15m/s，平均为9.1m/s。虽然2月气候态风况也为北风，但该站多年2月观测平均风速仅为5.3m/s（戴苒和朱建荣，2015）。2014年2月长时间持续强北风是否是造成该次极端盐水入侵的关键因子以及动力过程还需要研究来证实和揭示。目前随着全球变暖（McBean,2004；Trenberthetal.,2015），极端强风天气对河口动力过程和生态环境的影响越来越受到关注，本文研究可丰富极端强风天气下大型分汊河口的动力过程研究，同时也有利于上海淡水资源的利用。图1-22011年以来堡镇水文站二月份盐度随时间变化Fig.1-2TemporalvariationsofthemeasuredsalinityatBaozhenhydrologicalstationinFebruarysince2011
华东师范大学博士学位论文11航道底宽约300m，水深从7m疏浚12.5m（Liuetal.,2011）。北槽水深加深，重力环流异常明显（Puetal.,2015；Puetal.,2016），对航道的回淤问题造成了很大的影响（SongandWang,2013；Songetal.,2013）。横沙东滩围垦工程是为了缓解上海日益紧张的土地资源问题，从2003年起在横沙东滩进行了大面积的围垦工程，工程竣工后将圈地182km2（LyuandZhu,2019）。图2-1长江河口地形图以及水源地水库分布Fig.2-1TopographyoftheChangjiangEstuaryandthelocationofresevoirs2.1.1流域来水长江径流量巨大，其多年年平均径流量为29300m3/s，排名世界第5（MillimanandFarnsworth,2011），但年内分布极为不均，存在显著的洪枯季节变化。如图2-2所示为1950-2018年大通水文站各月平均径流量，受气候影响，洪季为每年的5月到10月，径流量占全年的71.7%，其中7月平均径流量最大，量值为49800m3/s。枯季为12月以及来年1月和2月，其中1、2月径流量最低，月平均径流量分别11500m3/s和11900m3/s，是长江河口盐水入侵高发的季节，洪季长江河口盐水入侵现象则基本消失。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口崇明东滩风况统计分析[J]. 戴苒,朱建荣. 华东师范大学学报(自然科学版). 2015(04)
[2]长江口南汇边滩围垦工程对流场和盐水入侵的影响[J]. 李林江,朱建荣. 华东师范大学学报(自然科学版). 2015(04)
[3]长江河口青草沙水库最长连续不宜取水天数[J]. 朱建荣,顾玉亮,吴辉. 海洋与湖沼. 2013(05)
[4]Impact of seasonal tide variation on saltwater intrusion in the Changjiang River estuary[J]. 裘诚,朱建荣,顾玉亮. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2012(02)
[5]A numerical study on water diversion ratio of the Changjiang（Yangtze）estuary in dry season[J]. 李路,朱建荣,吴辉,王彪. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2010(03)
[6]长江口南支河段枯季盐度变异与北支咸水倒灌[J]. 贺松林,丁平兴,孔亚珍. 自然科学进展. 2006(05)
[7]长江口盐度的时空变化特征及其指示意义[J]. 孔亚珍,贺松林,丁平兴,胡克林. 海洋学报(中文版). 2004(04)
[8]ECOM模式的改进及在长江河口、杭州湾及邻近海区的应用[J]. 朱建荣,朱首贤. 海洋与湖沼. 2003(04)
[9]北支盐水入侵对长江口水源地影响研究[J]. 顾玉亮,吴守培,乐勤. 人民长江. 2003(04)
[10]长江口北支盐水倒灌南支对青草沙水源地的影响[J]. 茅志昌,沈焕庭,肖成猷. 海洋与湖沼. 2001(01)
博士论文
[1]层化水体中的悬沙输运[D]. 李翔宇.华东师范大学 2018
[2]河势变化下河口环流结构及变异研究[D]. 朱磊.华东师范大学 2018
[3]长江河口盐水入侵对气候变化和重大工程的响应[D]. 裘诚.华东师范大学 2014
[4]长江河口盐水入侵时空变化特征和机理[D]. 李路.华东师范大学 2011
[5]长江口外海域浮游植物生态动力学模型研究[D]. 林军.华东师范大学 2011
[6]长江河口盐水入侵研究[D]. 吴辉.华东师范大学 2006
[7]长江口水流盐度数值模拟[D]. 罗小峰.南京水利科学研究院 2003
硕士论文
[1]长江口及闽浙海域浮游植物生长对动力过程的响应研究[D]. 王一鹤.华东师范大学 2015
[2]长江潮流界和潮区界以及河口盐水入侵对径流变化响应的数值研究[D]. 侯成程.华东师范大学 2013
[3]长江口盐水入侵研究[D]. 罗小峰.南京水利科学研究院 2000
本文编号：3584188
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
长江河口形势图和水文气象站分布
华东师范大学博士学位论文3见图1-1）观测盐度峰值21，为记录最高值，往年同期在该站观测盐度峰值很少超过5，十分的异常（图1-2）。观测还显示青草沙所在的北港盐度远高于南港盐度，这也与经常观测到的盐度分布相反（孔亚珍等，2004）。该次事件导致青草沙水库连续21天未能取到淡水（取水口盐度持续超过0.45），陈行水库水质变咸，超过200万的上海居民生活用水受到了影响（http://sh.people.com.cn/n/2014/0223/c134768-20626725.html）。2014年2月的极端盐水入侵对上海的供水安全造成了严重威胁，但针对此次事件的盐度来源、背后的动力机制，尚未有专门研究。根据崇明东滩气象站（位置见图1-1）观测风序数据显示2014年2月份出现近半月持续异常强北风，尤其从2月7日到14日北风最强，期间最高风速超过15m/s，平均为9.1m/s。虽然2月气候态风况也为北风，但该站多年2月观测平均风速仅为5.3m/s（戴苒和朱建荣，2015）。2014年2月长时间持续强北风是否是造成该次极端盐水入侵的关键因子以及动力过程还需要研究来证实和揭示。目前随着全球变暖（McBean,2004；Trenberthetal.,2015），极端强风天气对河口动力过程和生态环境的影响越来越受到关注，本文研究可丰富极端强风天气下大型分汊河口的动力过程研究，同时也有利于上海淡水资源的利用。图1-22011年以来堡镇水文站二月份盐度随时间变化Fig.1-2TemporalvariationsofthemeasuredsalinityatBaozhenhydrologicalstationinFebruarysince2011
华东师范大学博士学位论文11航道底宽约300m，水深从7m疏浚12.5m（Liuetal.,2011）。北槽水深加深，重力环流异常明显（Puetal.,2015；Puetal.,2016），对航道的回淤问题造成了很大的影响（SongandWang,2013；Songetal.,2013）。横沙东滩围垦工程是为了缓解上海日益紧张的土地资源问题，从2003年起在横沙东滩进行了大面积的围垦工程，工程竣工后将圈地182km2（LyuandZhu,2019）。图2-1长江河口地形图以及水源地水库分布Fig.2-1TopographyoftheChangjiangEstuaryandthelocationofresevoirs2.1.1流域来水长江径流量巨大，其多年年平均径流量为29300m3/s，排名世界第5（MillimanandFarnsworth,2011），但年内分布极为不均，存在显著的洪枯季节变化。如图2-2所示为1950-2018年大通水文站各月平均径流量，受气候影响，洪季为每年的5月到10月，径流量占全年的71.7%，其中7月平均径流量最大，量值为49800m3/s。枯季为12月以及来年1月和2月，其中1、2月径流量最低，月平均径流量分别11500m3/s和11900m3/s，是长江河口盐水入侵高发的季节，洪季长江河口盐水入侵现象则基本消失。
【参考文献】：
期刊论文
[1]长江口崇明东滩风况统计分析[J]. 戴苒,朱建荣. 华东师范大学学报(自然科学版). 2015(04)
[2]长江口南汇边滩围垦工程对流场和盐水入侵的影响[J]. 李林江,朱建荣. 华东师范大学学报(自然科学版). 2015(04)
[3]长江河口青草沙水库最长连续不宜取水天数[J]. 朱建荣,顾玉亮,吴辉. 海洋与湖沼. 2013(05)
[4]Impact of seasonal tide variation on saltwater intrusion in the Changjiang River estuary[J]. 裘诚,朱建荣,顾玉亮. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2012(02)
[5]A numerical study on water diversion ratio of the Changjiang（Yangtze）estuary in dry season[J]. 李路,朱建荣,吴辉,王彪. Chinese Journal of Oceanology and Limnology. 2010(03)
[6]长江口南支河段枯季盐度变异与北支咸水倒灌[J]. 贺松林,丁平兴,孔亚珍. 自然科学进展. 2006(05)
[7]长江口盐度的时空变化特征及其指示意义[J]. 孔亚珍,贺松林,丁平兴,胡克林. 海洋学报(中文版). 2004(04)
[8]ECOM模式的改进及在长江河口、杭州湾及邻近海区的应用[J]. 朱建荣,朱首贤. 海洋与湖沼. 2003(04)
[9]北支盐水入侵对长江口水源地影响研究[J]. 顾玉亮,吴守培,乐勤. 人民长江. 2003(04)
[10]长江口北支盐水倒灌南支对青草沙水源地的影响[J]. 茅志昌,沈焕庭,肖成猷. 海洋与湖沼. 2001(01)
博士论文
[1]层化水体中的悬沙输运[D]. 李翔宇.华东师范大学 2018
[2]河势变化下河口环流结构及变异研究[D]. 朱磊.华东师范大学 2018
[3]长江河口盐水入侵对气候变化和重大工程的响应[D]. 裘诚.华东师范大学 2014
[4]长江河口盐水入侵时空变化特征和机理[D]. 李路.华东师范大学 2011
[5]长江口外海域浮游植物生态动力学模型研究[D]. 林军.华东师范大学 2011
[6]长江河口盐水入侵研究[D]. 吴辉.华东师范大学 2006
[7]长江口水流盐度数值模拟[D]. 罗小峰.南京水利科学研究院 2003
硕士论文
[1]长江口及闽浙海域浮游植物生长对动力过程的响应研究[D]. 王一鹤.华东师范大学 2015
[2]长江潮流界和潮区界以及河口盐水入侵对径流变化响应的数值研究[D]. 侯成程.华东师范大学 2013
[3]长江口盐水入侵研究[D]. 罗小峰.南京水利科学研究院 2000
本文编号：3584188
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